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第4节 通电导线在磁场中受到的力基础巩固
1.2018·顺德高二质检图中对通电导线在磁场中所受安培力的方向的判断其中判断正确的是 A 解析:根据左手定则A中力F方向垂直导线向上B中力F方向应向左C中导线不受力D中力F的方向应向右选项A正确BCD错误.
2.一根容易形变的弹性导线两端固定.导线中通有电流方向如图中箭头所示.当没有磁场时导线呈直线状态当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时描述导线状态的四个图示中正确的是 D 解析:由左手定则判断可知A中导线不受安培力;B中导线受垂直纸面向里的安培力;C中导线受向右的安培力;D中导线受向右的安培力.所以选项D正确.
3.多选关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的均匀辐向分布的磁场下列说法中正确的是 CD A.该磁场的磁感应强度大小处处相等方向相同B.该磁场的磁感应强度的方向处处相同大小不等C.线圈平面始终与磁感线平行D.线圈所在位置的磁感应强度大小都相等解析:两磁极之间装有极靴极靴中间又有一个铁质圆柱极靴与铁质圆柱之间有一不大的缝隙根据磁感线与磁极表面垂直的特点磁化了的铁质圆柱与极靴间的缝隙处就形成了辐向分布的磁场.这样做的目的就是让通电线圈所在位置能有一个等大的磁场并且磁感线始终与线圈平面平行.故选项CD正确.
4.如图一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中且与磁场方向垂直于纸面向里垂直.线段abbc和cd的长度均为L且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力 A A.方向沿纸面向上大小为+1ILBB.方向沿纸面向上大小为-1ILBC.方向沿纸面向下大小为+1ILBD.方向沿纸面向下大小为-1ILB解析:在磁场中的有效长度L′=L+2Lcos45°=+1L则导线所受合力F=+1ILB由左手定则可知合力方向沿纸面垂直bc向上选项A正确.
5.一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中导线上的电流方向由左向右如图所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中导线受到的安培力 D A.大小不变方向不变B.由零增大到最大方向时刻改变C.由最大减小到零方向不变D.由零增大到最大方向不变解析:导线转动前电流方向与磁场方向平行导线不受安培力;当导线转过一个小角度后电流与磁场不再平行导线受到安培力的作用;当导线转过90°时电流与磁场垂直此时导线所受安培力最大.根据左手定则判断知安培力的方向始终不变选项D正确.
6.将长为1m的导线ac从中点b折成如图所示形状放入B=
0.08T的匀强磁场中abc平面与磁场垂直若在导线abc中通入25A的直流电求整根导线所受安培力.解析:通电导线受力的有效长度为首尾相接的直线段Lac=2×Lcos30°=m根据公式F=ILB得整根导线所受安培力的大小为F=ILacB=25××
0.08N=N.根据左手定则、安培力方向与ab边成120°指向右上方.答案:N与ab边成120°指向右上方能力提升
7.2018·宜宾高二质检直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离直导线固定线圈可以自由运动.当通过如图所示的电流时同时通电从左向右看线圈将 C A.顺时针转动同时靠近直导线ABB.顺时针转动同时离开直导线ABC.逆时针转动同时靠近直导线ABD.不动解析:根据安培定则可知通电导线AB在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里.将圆环分成前后两半根据左手定则可知外侧半圆受到的安培力向上内侧受到的安培力向下圆环将逆时针转动.假设圆环转过90°时通电直导线AB对左半圆环有吸引力对右半圆环有排斥力由于吸引力大于排斥力圆环靠近AB则从左向右看线圈将逆时针转动同时靠近直导线AB.选项C正确.
8.多选如图所示在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来此时磁铁对水平面的压力为FN1现在磁铁左上方位置固定一导体棒当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后磁铁对水平面的压力为FN2则以下说法正确的是 BC A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短C.FN1FN2D.FN1FN2解析:画出导体棒所在处的磁感线用左手定则可判断出条形磁铁对导体棒的安培力斜向右下方由牛顿第三定律可知导体棒对条形磁铁的力斜向左上方所以弹簧长度将变短FN1FN2选项BC正确.
9.如图所示为两根互相平行的通电导线ab的横截面图ab的电流方向已在图中标出.那么导线a中电流产生的磁场的磁感线环绕方向及导线b所受的磁场力的方向应分别是 B A.磁感线顺时针方向磁场力向左B.磁感线顺时针方向磁场力向右C.磁感线逆时针方向磁场力向左D.磁感线逆时针方向磁场力向右解析:根据安培定则可得导线a中电流产生磁场的磁感线沿顺时针方向又根据左手定则可得b所受磁场力向右选项B正确.
10.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置且两个线圈的圆心重合当两线圈通以如图所示的电流时从左向右看则线圈L1将 B A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸面内平动解析:法一 利用结论法.环形电流L1L2之间不平行则必有相对转动直到两环形电流同向平行为止据此可得L1的转动方向应是从左向右看线圈L1顺时针转动.法二 直线电流元法.把线圈L1沿转动轴分成上下两部分每一部分又可以看成无数直线电流元电流元处在L2产生的磁场中根据安培定则可知各电流元所在处磁场向上根据左手定则可得上部电流元所受安培力指向纸外下部电流元所受安培力指向纸内因此从左向右看绕圈L1顺时针转动.
11.如图所示在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为
0.4m、质量为6×10-2kg的通电直导线电流I=1A方向垂直纸面向外导线用平行于斜面的轻绳拴住不动整个装置放在磁感应强度每秒增加
0.4T方向竖直向上的磁场中设t=0B=0则需要多长时间斜面对导线的支持力为零g取10m/s2解析:导线恰要离开斜面时受力情况如图所示.由平衡条件得F=而F=BIlB=
0.4t代入数据解得t=5s.答案:5s。
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